施氮與凋落物去除影響下中亞熱帶闊葉林土壤氮素礦化潛勢和硝化潛勢研究

陳燦燦 ，馬紅亮 *，高人 ，尹云峰

1. 福建師范大學(xué)/濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，福建 福州 350007； 2. 福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007

自工業(yè)革命以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦石燃料的使用、人類活動導(dǎo)致大氣中含氮化合物劇增并引起氮沉降量逐年上升已成為不爭的事實(shí)（Jia et al.，2014），我國南方地區(qū)氮沉降呈現(xiàn)明顯增加的趨潛勢，已達(dá)到 N 18—101 kg·hm-2·a-1（梁亞宇，2018），氮沉降的增加導(dǎo)致陸地、水域生態(tài)系統(tǒng)氮超負(fù)荷（Mo et al.，2007），顯著改變森林生態(tài)系統(tǒng)氮的有效性和礦化率、硝態(tài)氮的淋洗通量、以及加速養(yǎng)分淋失和土壤酸化。森林生態(tài)系統(tǒng)中氮沉降首先與凋落物發(fā)生作用（Hatton et al.，2015），凋落物中的可溶性物質(zhì)和碳水化合物可以作為土壤礦物質(zhì)氮素的源和庫（馬紅亮等，2013），是養(yǎng)分歸還土壤最主要的途徑，凋落物對于氮素的動態(tài)和轉(zhuǎn)化有著重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)凋落物可促進(jìn)土壤氮礦化和提高硝化速率（Zhou et al.，2015），但也有研究表明，凋落物對土壤氮無顯著影響（閆聰微等，2012；Wang et al.，2019）。氮沉降和凋落物可能對土壤氮狀態(tài)造成不同的影響，因此，有必要就氮沉降與凋落物分解相互作用對土壤氮素轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的潛在影響開展研究。

大部分被植物吸收的氮素來源于無機(jī)氮庫（主要是NH4+-N和NO3--N），有機(jī)氮分解礦化釋放無機(jī)氮的速率是控制土壤氮素供應(yīng)的關(guān)鍵因素（Zhang et al.，2015）。氮添加對可礦化氮有累積效應(yīng)，外源氮的長期效應(yīng)可能是正的（Cheng et al.，2016），也可能是負(fù)的（Aber et al.，2004）。Vourlitis et al.（2007）指出長期氮沉降提高了土壤的氮礦化潛力，Aber et al.（2004）研究發(fā)現(xiàn)長期氮肥添加卻降低了土壤氮礦化。外源氮對土壤氮素的影響與施氮量有關(guān)，董清馨等（2018）對杉木人工林土壤采取野外長期氮添加研究，結(jié)果表明，隨著施氮水平的提高，土壤氮礦化速率增加；也有研究指出中低氮水平的土壤氮素礦化高于高氮水平（李陽等，2019）。可見，氮沉降改變了土壤可礦化氮，而影響土壤礦化潛勢。Stanford et al.（1972）為衡量土壤中的氮素礦化水平，引入間歇淋洗好氣培養(yǎng)法并結(jié)合一階動力學(xué)方程求解氮礦化潛勢（N0）。

硝化作用在土壤氮素供應(yīng)和損失方面扮演重要角色，也是連接氮保持和反硝化作用的重要環(huán)節(jié)。由于長期的氮沉降導(dǎo)致土壤中氮形態(tài)、組成已經(jīng)發(fā)生了變化（王夢思等，2018），有研究發(fā)現(xiàn)施氮顯著增加了土壤硝化潛勢（Wang et al.，2015；Ai et al.，2013），土壤硝化潛勢隨施氮量的增加而增加（Ai et al.，2013）。也有研究顯示，過高的氮肥施用量抑制土壤的硝化作用（佟德利等，2012；王改玲等，2010）。基于此不同學(xué)者針對不同類型土壤進(jìn)行氮添加，研究其硝化勢對氮添加水平的響應(yīng)特征，佟德利等（2012）對我國亞熱帶耕層土壤進(jìn)行氮添加實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為(NH4)2SO4用量高于 N 150 mg·kg-1時，硝化作用降低；王改玲等（2010）對澳大利亞維多利亞洲Rutherglen小麥地的表層土壤進(jìn)行不同水平氮添加實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明銨態(tài)氮添加量升高到200 mg·kg-1時，土壤的硝化潛勢降低。因此，針對不同氮水平沉降背景下的土壤硝化潛勢的研究，銨態(tài)氮適宜的添加量對不同的研究對象可能存在差異。

土壤氮素礦化潛勢、硝化潛勢可反映外在因素的長期或潛在影響，然而目前對土壤氮素礦化潛勢、硝化潛勢的評估多集中在草原生態(tài)系統(tǒng)（李陽等，2019）、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（張金波等，2005）等。在我國中亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)，大氣氮沉降顯著高于其他地區(qū)（Jia et al.，2014），加之其濕熱的地理、氣候因素，凋落物分解速度較快。因此，本研究以中亞熱帶闊葉林開展模擬氮沉降與凋落物輸入研究的土壤為對象，取樣后通過室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，探究土壤氮素礦化潛勢以及硝化潛勢的差異，以此反映氮沉降的影響和凋落物的作用，以期為氮沉降背景下區(qū)域性森林土壤供氮能力的評估提供理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤采自福建省建甌萬木林自然保護(hù)區(qū)（27.03°N，118.09°E），地處武夷山山脈東南、鷲峰山脈西北，海拔高度230—556 m，本地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，選擇羅浮栲（Castanopsis faberi）闊葉林生態(tài)系統(tǒng)，土壤為花崗巖發(fā)育的山地紅壤，pH為5.12，黏粒（＜0.002 mm）20.0%，粉粒（0.02—0.002 mm）45.5%，砂粒（2—0.02 mm）34.5%。從2009年9月開始，開展野外氮添加和去除凋落物試驗(yàn)，在樣地設(shè)置3個水平的氮添加：分別為對照（0，以 NH4NO3中的 N 計(jì)，下同）、低氮（30 kg·hm-2·a-1）、高氮（100 kg·hm-2·a-1），根據(jù)當(dāng)?shù)啬杲邓克胶徒邓陜?nèi)分配情況，分別于每年的 5、9、12月，將每次所需施加的NH4NO3溶解在2 L蒸餾水中，用噴壺均勻噴灑，在對照樣地噴灑等量的水。樣地從2012年9月開始調(diào)整氮添加量，分別為對照（CK，0 kg·hm-2·a-1）、低氮（LN，75 kg·hm-2·a-1）、高氮（HN，150 kg·hm-2·a-1）。凋落物處理方式有去除凋落物（R）和保留凋落物（L）兩種，去除凋落物處理為清除樣地表面全部凋落物，用尼龍網(wǎng)將凋落物與實(shí)驗(yàn)樣地土壤隔離，尼龍網(wǎng)距離地面約 1.5 m，尼龍網(wǎng)上的凋落物經(jīng)常清理。6個處理，每個處理3次重復(fù)，共有18個小區(qū)，每個小區(qū)大小為2 m×2 m，樣地盡量選擇大樹之間較為空闊的區(qū)域，各樣地間隔10 m以上，以防相互干擾。建立樣地時，在每個小區(qū)周圍插入PVC板至20 cm深度，降低降雨徑流造成施入氮素的損失。于2019年5月施肥前采集樣地表層（0—15 cm）土壤，去除可見根系和碎石等雜物，磨碎過篩（孔徑2 mm），一部分新鮮土樣保存于4 ℃冰箱，另一部分自然風(fēng)干，用自封袋密封保存，待用。

1.2 培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

針對去除凋落物（CK-R、LN-R、HN-R）與保留凋落物（CK-L、LN-L、HN-L）6種處理的土壤，采用Stanford et al.（1972）間歇淋洗好氣培養(yǎng)法測定不同處理土壤氮素礦化潛勢（N0），N0可反映不同土壤氮素供應(yīng)能力的相對高低。稱取過風(fēng)干土25 g和同等量石英砂，濕潤后轉(zhuǎn)入100 mL的注射器中。在培養(yǎng)0、1、2、3、4周后用100 mL 0.01 mol·L-1CaCl2溶液少量多次淋洗土壤，收集1、2、3、4周的淋洗液測定土壤可溶性有機(jī)氮和礦質(zhì)氮含量。每次淋洗完畢后加入40 mL無氮營養(yǎng)液沖洗放入的恒溫箱下好氧培養(yǎng)。培養(yǎng)期間用重量法維持水分。具體操作方法參考Stanford et al.（1972）與巨曉棠等（2000），用土壤氮礦化潛勢經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算礦化潛勢：

式中，k為礦化速率常數(shù)（0.027），t為培養(yǎng)時間（28 d），Nt為培養(yǎng)t時間內(nèi)累積的礦質(zhì)態(tài)氮量（mg·kg-1），N0為氮素礦化潛勢，即理論上可以礦化為無機(jī)氮的有機(jī)氮素量的最大值。

土壤氮素礦化總量 (mg·kg-1)=銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)+硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

土壤氮素礦化速率 (mg·kg-1·d-1)=土壤氮素礦化總量/培養(yǎng)天數(shù)。

N0占土壤全氮含量的比例（N0/TN）可以反映土壤中易礦化有機(jī)氮的情況，其值越大則表示土壤全氮中可礦化有機(jī)氮的數(shù)量越多，Nt/TN表示每克土壤中可礦化氮占全氮的百分比。

土壤氮素硝化潛勢（PNR）測定參考張金波等（2005）的方法，為了研究不同銨態(tài)氮添加量對土壤硝化潛勢的影響，針對 6種處理的土壤樣品設(shè)置 4個處理，分別添加 N 0、100、150、200 mg·kg-1的(NH4)2S04溶液，混合后用稱質(zhì)量法及時補(bǔ)充水分在25 ℃下好氧培養(yǎng)3周。培養(yǎng)結(jié)束后測定土壤中銨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）含量。硝化潛勢(PNR)=(培養(yǎng)后硝態(tài)氮-培養(yǎng)前硝態(tài)氮)/培養(yǎng)時間。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

土壤含水量使用烘干法測定（105 ℃，24 h）；銨態(tài)氮與硝態(tài)氮用0.5M K2SO4溶液（土液比1∶5）浸提，4000 r·min-1離心10 min、過濾，使用連續(xù)流動分析儀（SKALAR SAN++，荷蘭）測定；土壤全碳、全氮使用碳氮元素分析儀（Elemantar vario MAX CN，德國）測定，土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of soil used in the experiment

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和Origin 9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖，運(yùn)用SPSS 20.0通過單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著性差異法（LSD）分析不同處理下土壤基本理化性質(zhì)、礦化與硝化特征參數(shù)的差異顯著性（α=0.05），運(yùn)用雙因素方差分析（Two-way ANOVA）統(tǒng)計(jì)凋落物和施氮及其交互作用對土壤理化性質(zhì)、氮素礦化、硝化特征的影響，運(yùn)用三因素方差分析統(tǒng)計(jì)凋落物處理、氮添加與培養(yǎng)時間對土壤氮素礦化速率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤氮素礦化速率的影響

由表1可知，不同凋落物處理與氮沉降水平下，土壤有機(jī)碳氮含量差異顯著，CK-L處理土壤的銨態(tài)氮含量比CK-R高40.7%，CK-L、LN-L、HN-L處理土壤的硝態(tài)氮含量分別比CK-R、LN-R、HN-R高161.6%、111.2%、107.8%。不同處理土壤氮礦化速率隨培養(yǎng)時間的延長而降低的幅度有差異（圖1），在去除凋落物情況下，培養(yǎng)前兩周各處理差異較大，培養(yǎng) 0—14 d，CK（81.6%）與 LN 處理（62.8%）降低幅度大于HN處理（22.9%）。在保留凋落物情況下，培養(yǎng)第一周，CK與 LN處理土壤氮礦化速率最高，且到第二周其降低幅度比HN處理更明顯。與前7天相比，培養(yǎng)的第14—21天，去除凋落物處理 CK-R、LN-R、HN-R的礦化速率分別下降了83.2%（P=0.000）、73.7%（P=0.000）、70.6%（P=0.000），保留凋落物處理 CK-L、LN-L、HN-L分別下降了86.5%（P=0.000）、84.9%（P=0.000）、75.4%（P=0.165）。方差分析顯示（表2），凋落物處理，施氮水平與培養(yǎng)時間及其交互作用對礦化速率的影響顯著。

圖1 林下凋落物去除與施氮處理土壤的氮素礦化速率Fig. 1 The nitrogen mineralization rate in different soils with litter removal or nitrogen addition

表2 凋落物處理、氮添加與培養(yǎng)時間對土壤氮素礦化速率影響的方差分析Table 2 Effects of litter treatments, nitrogen addition and incubation time on soil nitrogen mineralization rate

2.2 不同處理土壤的氮素累積礦化量與礦化潛勢

隨著培養(yǎng)時間的延長，不同處理土壤氮累積礦化量Nt增加的速率逐漸變緩（圖2），且LN處理土壤最高。培養(yǎng)28 d，去除凋落物處理中，不同施氮水平下氮素累積礦化量無顯著差異；而保留凋落物下，CK和LN處理分別顯著高于HN處理38.3%和49.5%。此外培養(yǎng)結(jié)束后，CK-L與 LN-L土壤Nt分別比CL-R與LN-R高25.0%和28.9%。方差分析結(jié)果顯示（表3），凋落物處理（P=0.004）、施氮水平（P=0.002）及其交互作用（P=0.006）對氮素礦化累積量均具有顯著性影響。

圖2 林下凋落物去除與施氮處理土壤的氮素礦化累積量Fig. 2 The accumulative amount of soil N mineralization with litter removal or nitrogen addition

表3 氮添加與凋落物處理對土壤氮素礦化特征、硝化特征的影響Table 3 Effects of nitrogen addition and litter treatments on soil parameters of nitrogen mineralization

培養(yǎng)4周后不同施氮水平與凋落物處理下的土壤氮素礦化特征參數(shù)（表3）顯示，去除凋落物處理中，各個施氮處理間氮素礦化潛勢N0值差異不顯著；而保留凋落物處理中，HN比CK和LN分別低27.7%和33.1%。此外，CK-L與LN-L的N0分別比CK-R與LN-R高27.7%、25.1%，HN-L比HN-R低10.3%。方差分析顯示（表3），林下凋落物去除（P=0.004）與施氮（P=0.002）及其交互作用對礦化潛勢（P=0.006）均具有顯著影響。去除凋落物處理中，HN的N0/TN比CK和LN分別低7.6%和13.1%；保留凋落物處理中，N0/TN與Nt/TN均隨土壤施氮水平的升高而顯著降低（P=0.001）。CK-L與LN-L處理的N0/TN與Nt/TN均高于CK-R與LN-R，HN-L低于 HN-R。方差分析顯示，施氮水平對N0/TN、Nt/TN均具有顯著影響（P=0.001）（表3）。

2.3 不同處理土壤的氮素硝化潛勢

在室內(nèi)添加不同硝化底物（銨態(tài)氮）水平條件下，不同土壤的銨態(tài)氮濃度響應(yīng)存在差異（圖3），對照土壤中NH4+-N含量最高，LN土壤最低，且保留凋落物處理下這種差異更明顯。保留凋落物處理的土壤硝化潛勢均高于去除凋落物處理。在未添加硝化底物條件下，不同處理土壤硝化潛勢差異顯著，且HN土壤最高。對于CK土壤，在去除凋落物情況下硝化底物添加量為 150 mg·kg-1時硝化潛勢最大，而保留凋落物情況下，硝化底物添加降低了硝化潛勢；對于LN和HN處理的土壤，在硝化底物添加量為100 mg·kg-1時硝化潛勢最大，且與凋落物是否保留無關(guān)。不同凋落物處理（P=0.000）與野外施氮水平（P=0.000）對土壤硝化潛勢存在顯著影響，但沒有交互作用。

圖3 不同硝化底物條件下土壤銨態(tài)氮與硝化潛勢的變化Fig. 3 Changes of ammonium nitrogen, nitrate nitrogen contents and nitrification potential in soil under different treatments

3 討論

3.1 林下凋落物去除與施氮對土壤氮素礦化潛勢的影響

土壤氮素礦化過程實(shí)質(zhì)是一個有機(jī)氮被微生物不斷轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的過程，氮素礦化潛勢表示有機(jī)氮礦化的最大潛力（Stanford et al.，1972）。本研究發(fā)現(xiàn)不同施氮量改變了土壤原有的礦化潛勢，室內(nèi)培養(yǎng)下LN土壤的礦化潛勢與礦化比率較高，說明LN土壤中的有機(jī)氮更容易礦化。陳紅等（2019）的研究也發(fā)現(xiàn)，低氮處理（50 kg·hm-2）促進(jìn)氮礦化作用。李陽等（2019）通過氮添加梯度實(shí)驗(yàn)表明，低水平（20 kg·hm-2）的氮添加量顯著提高了微生物呼吸速率，高水平（200 kg·hm-2）的氮添加量顯著降低了微生物呼吸速率，低水平氮添加量下可能通過提高土壤微生物的活性，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，從而增加土壤的凈氮礦化潛力（張璐等，2009），可見微生物參與了有機(jī)氮礦化。氨基酸與土壤可礦化氮有密切正相關(guān)關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)一定的施肥量（70 kg·hm-2）明顯提高了游離氨基酸氮含量（李世清等，2002），氨基酸含量的增加將提高土壤有機(jī)氮的礦化潛勢。Magill et al.（2000）對美國Harvard森林土壤的氮素凈礦化量進(jìn)行了為期9年的原位觀測，結(jié)果表明低劑量（N 50 kg·hm-2·a-1）和高劑量（N 150 kg·hm-2·a-1）NH4NO3輸入均顯著促進(jìn)土壤氮素凈礦化量，并且高劑量氮處理的促進(jìn)作用更為明顯。本研究中HN處理的土壤經(jīng)過野外多年的礦化，土壤中可礦化有機(jī)氮減少（王夢思等，2018），可能是室內(nèi)培養(yǎng)下HN土壤有較低的氮素礦化潛勢與礦化比率的原因之一。因此，氮沉降對土壤的持續(xù)影響可能改變有機(jī)氮在土壤中存在狀態(tài)，調(diào)節(jié)土壤供氮能力。此外，高氮處理土壤氮礦化作用減弱，也可能是土壤氮素逐漸達(dá)到飽和（Aber et al.，2004；方運(yùn)霆等，2004），土壤微生物產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)分解酶的量隨著土壤礦質(zhì)氮含量的增加而減少，影響微生物活性，進(jìn)而降低氮礦化速率（Aber et al.，2004）。在去除凋落物情況下，因有機(jī)物輸入的減少，氮添加將不斷消耗土壤原有有機(jī)質(zhì)，加速易礦化有機(jī)物質(zhì)礦化（馬芬等，2016），礦化速率在培養(yǎng)前兩周各處理間的顯著差異，也說明氮沉降對土壤有機(jī)氮的影響存在先利用可礦化氮的情況。

在野外施氮的氮素進(jìn)入土壤前，首先要經(jīng)過有機(jī)質(zhì)層，影響凋落物的分解（馬芬等，2016），進(jìn)而調(diào)節(jié)土壤碳氮的轉(zhuǎn)化與保持（Hatton et al.，2015）。凋落物是土壤可溶性有機(jī)氮（SON）的重要來源，來自凋落物的SON更容易礦化（馬紅亮等，2018）。因此，保留凋落物土壤（CK和LN處理），有較高的礦化潛勢，表明凋落物輸入的可溶性碳氮比土壤原有碳氮更容易礦化有關(guān)。有研究表明野外氮添加顯著增加植物葉面氮素含量與積累，且主要以可溶性蛋白或游離氨基酸的形式增加（Mao et al.，2018），從而間接提高土壤的可礦化氮比例。馬紅亮等（2018）將杉木凋落物放于土壤表面，結(jié)果顯示無機(jī)氮含量并沒有降低，說明凋落物對土壤氮的貢獻(xiàn)是積極的。可見，凋落物或土壤有機(jī)質(zhì)性質(zhì)的變化可能是引起土壤氮礦化響應(yīng)氮添加有所差異的原因之一。在保留凋落物情況下，低水平氮添加有助于提高氮礦化潛勢（圖1），氮添加可能通過促進(jìn)凋落物分解從而增加植物凋落物氮的礦化與土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤氮的礦化潛力（楊浩等，2017），因此，LN土壤全碳氮最高（表1）。Mao et al.（2018）的研究還發(fā)現(xiàn)過量的氮輸入會導(dǎo)致養(yǎng)分失衡，抑制林下植被的光合能力；過高的氮添加水平（150 kg·hm-2）也引起土壤微生物群落組成向低效率轉(zhuǎn)變，從而延緩凋落物的分解速率（莫江明等，2004），這些均不利于凋落物對土壤可溶性有機(jī)氮的輸入。再者，正如前面討論的，在野外氮沉降條件下，高氮促進(jìn)了土壤氮礦化，從而使土壤氮礦化潛勢降低。可見，即使在有凋落物輸入的情況下，高氮沉降可能既不利于可礦化氮的增加也不利于土壤氮的累積，而土壤保有的有機(jī)氮的穩(wěn)定性可能會更高。

3.2 林下凋落物去除與施氮對土壤氮素硝化潛勢的影響

NH4+-N是硝化作用的底物，研究結(jié)果表明土壤硝化作用受 NH4+-N供應(yīng)的限制（徐婷婷等，2018；Wu et al.，2017）。因此，氮添加促進(jìn)了土壤硝化作用（Zhao et al.，2007；徐婷婷等，2018）；甚至提高土壤硝化潛勢（Wu et al.，2017）。本文發(fā)現(xiàn)保留凋落物情況下，土壤硝化潛勢整體顯著高于去除凋落物土壤，可能與凋落物保留處理較高的土壤碳氮含量有關(guān)（表1），且在酸性土壤有利于異養(yǎng)硝化（Chen et al.，2015）。龔偉等（2006）的研究發(fā)現(xiàn)，添加凋落物處理后土壤的無機(jī)氮含量高于未添加凋落物土壤，凋落物的增加使土壤可獲碳源增加，微生物大量繁殖，凋落物在微生物的作用下分解同時釋放有機(jī)氮和無機(jī)氮，提高土壤硝化潛力。氮添加促進(jìn)凋落物氮的礦化而增加輸入土壤的氮量（Sirulnik et al.，2007），提高硝化潛勢（圖3）。可見，在銨態(tài)氮足夠高的情況下，土壤硝態(tài)氮增加存在環(huán)境風(fēng)險。

通過研究在不同硝化底物（銨態(tài)氮）水平下土壤硝化潛勢變化，結(jié)果顯示，土壤硝化潛勢并非隨硝化底物的增加而加大。CK-R土壤中，硝化底物水平為150 mg·kg-1時硝化潛勢最高，顯著高于其他水平的結(jié)果。這與佟德利等（2012）的研究一致，即(NH4)2SO4用量低于150 mg·kg-1時，施用量愈大，土壤（pH=4.40）硝化潛勢越高；但當(dāng)(NH4)2SO4用量高于 150 mg·kg-1時，硝化作用降低。然而保留凋落物土壤中，CK-L的硝化底物水平為 100 mg·kg-1時硝化潛勢最高，與其他硝化底物水平的差異不顯著，可能與凋落物為土壤提供更多用于硝化反應(yīng)的銨態(tài)氮有關(guān)。王改玲等（2010）進(jìn)行了不同梯度硝化底物水平條件下的硝化研究，結(jié)果表明硝化底物水平由 50 mg·kg-1升高到 200 mg·kg-1時，土壤（pH=5.60）的硝化反應(yīng)速度降低。由此可見，研究土壤硝化潛勢變化，應(yīng)當(dāng)考慮銨態(tài)氮添加量，本研究中LN-R、HN-R、CK-L、LN-L、HN-R土壤硝化底物水平為100 mg·kg-1時土壤硝化潛勢最大，顯著高于硝化底物水平為150、200 mg·kg-1的結(jié)果。保留凋落物和野外氮沉降提高了土壤硝態(tài)氮含量，會反饋削弱硝化能力。因此，降低了本研究對象（酸性森林土壤）硝化潛勢最適的銨態(tài)氮添加量。再者，呂玉等（2016）認(rèn)為在一定施氮范圍內(nèi)，土壤硝化潛勢隨著施氮量的增加而增加，但在高氮處理下降低，更高的施用量抑制了硝化作用過程中的功能微生物氨氧化古菌AOA和氨氧化細(xì)菌AOB的豐度，從而降低土壤硝化作用強(qiáng)度。

4 結(jié)論

與去除凋落物相比，保留凋落物可以增加土壤氮礦化潛勢，適當(dāng)?shù)牡两禃黾又衼啛釒滞寥烙袡C(jī)氮的礦化潛勢，而較高的氮沉降則會降低礦化潛勢。保留凋落物和氮沉降會增加土壤氮硝化潛勢，提高其環(huán)境風(fēng)險。研究土壤硝化潛勢的變化，應(yīng)當(dāng)根據(jù)土壤、植被類型等因素考慮硝化底物（銨態(tài)氮）的添加水平；對酸性森林土壤而言 100 mg·kg-1銨態(tài)氮添加量較為合適。